旋转阀泥浆脉冲器转子水力特性研究

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1、2012年第41卷石油矿场机械第3期第1页OILFIELDEQUIPMENTOo文章编号：1001—3482(2O12)03—0001-03旋转阀泥浆脉冲器转子水力特性研究王智明，肖俊远，菅志军(1．中海油田服务股份有限公司油田技术事业部，北京101149；2．安徽江淮汽车股份有限公司，合肥230022)摘要：利用流体仿真法对所建立的泥浆脉冲发生器进行三维流场仿真，分析了定子、转子间隙及钻井参数等因素对泥浆脉冲器性能的影响；总结了这些因素对转子水力转矩和脉冲强度的影响。关键词：泥浆脉冲发生器；水力特性；流体仿真；钻井参数中图分类号：TE927文献

2、标识码：AWaterpowerSpecialtyStudyoftheRotoronRotaryValveMudPulserWANGZhi—ming，XIAOJun—yuan，JIANZhi—jun(1．WelltechofChinaOilfieldServicesLimited，Beijing101149，China；2．AnhuiJianghuaiAutomobileCo．，Ltd．，Hefei230022，China)Abstract：Simulatedthree—dimensionalflowfieldofmudpulsegenerator

3、byCFDmethod，analyzedtherotorstructureparameters，drillingparametersandotherfactorsimpactontheperformanceofmudpulse，summarizedthesefactorshowtoaffecttherotorhydraulictorqueandpulsestrength．Keywords：mudpulser；waterpowerspecialty；CFD；drillingparameter在泥浆脉冲发生器中，转子是压力脉冲产生的作5个假设：关键部

4、件，也是能量消耗的主要元件，其由无刷直流1)忽略泥浆温升的影响。电动机直接驱动，脉冲器基本工作原理见文献[1]。2)假设钻井液为清水，工作介质密度不变，深入研究转子的负载特性对改善泥浆脉冲发生器的一988．2kg／m。。结构和控制性能、减少电机功率消耗、提高泥浆脉冲3)除了流道进出口外，没有工作介质从其他信号的数据传输速率和传输距离具有一定的指导地方进入流道。意义]。4)忽略定子中空容腔内的流体流动，忽略下游转轴对转子内部流场的影响。1网格划分及边界条件确定5)泥浆脉冲发生器的部件视为刚性体，定、转泥浆脉冲器脉冲发生机构的关键部件是定子和子叶片在

5、工作中无变形。转子。利用CFD软件对泥浆脉冲发生器转子进行单一流道不能全面地反应整个泥浆脉冲发生器三维流场计算，对转子进行优化设计，以便于获得更的流场特性，采用全流道进行流场计算能够得到更强的连续高速率脉冲信号_6]。由于转子结构比较复准确的结果。为了减少整个流道模型进出口边界条杂，在建立流场仿真模型时，需要对模型简化处理。件设置对分析结果的影响，加长进口和出口的长度。为了便于计算和分析，对泥浆脉冲发生器内部流场泥浆脉冲发生器的流道模型如图1。收稿日期：2011—09—02基金项目：中海油田服务股份有限公司“高速率泥浆脉冲随钻数据传输系统样机研制

6、”项目(YJB12YF012)作者简介：王智明(1969一)，男，辽宁建平人，副教授，博士，主要从事随钻测井仪器的研发工作，E—mail：wangzhim@cos1．石油矿场机械2O12年3月力波幅值减小，虽然转矩减小明显，但压力波幅值太小会减小信号强度，导致地面信号接收困难。较小的间隙虽然可以增大压力波信号强度，但定、转子间隙过小，转子的水力转矩过大，且由于堵漏材料的影响，定、转子在流体中长期工作会出现卡阻现象。吕●邑图1脉冲发生器流道模型浆由于该流道结构较为复杂，有旋转场和非旋转场，故流道的划分采取分区划分。为了便于计算，把整个计算区域分为定

7、子区、转子区和出口区3个部分，结构划分和边界条件设置如图2。图3不同间隙下转矩变化曲线日厶口图4不l司I司隙下压力变化曲线图2脉冲发生器流道分区模型3不同钻井参数下的流场仿真分析泥浆脉冲发生器内部流动状态为湍流，选用标准k-e模型、SIMPLE算法和二阶迎风格式_7]。采转子转速和泥浆流量是影响转子水力特性的重用滑移网格设置，入口速度为6．5m／s，出口压力设要参数。3．1不同转速下转子水力转矩的变化为0．75MPa。流量为30L／s，转子转速为360r／min，转子结2定转子间隙对水力特性的影响构为四叶片三角形阀口，在此条件下分别对不同转速下的

8、转子进行流场分析。转子转过1／4周期时，在流量为30L／s、转子转速为360r／min工况转子水力转矩的变化及转子上端靠近转子的质点压下